第一節(jié)　奧斯忒和安培

1777年，奧斯忒出生于丹麥魯茲克賓城的一個(gè)藥劑師家庭，1794年考入哥本哈根大學(xué)，1799年獲哲學(xué)博士學(xué)位。后到德國和法國游學(xué)，受到康德和謝林關(guān)于自然力統(tǒng)一的思想的熏陶?；貒髲氖挛锢砗突瘜W(xué)方面的研究。在康德哲學(xué)的引導(dǎo)下，奧斯忒堅(jiān)信，電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象有著共同的根源。于是他就開始了這方面的研究。

18世紀(jì)富蘭克林發(fā)現(xiàn)的萊頓瓶放電能使鋼針磁化的現(xiàn)象對奧斯忒啟發(fā)很大，他認(rèn)為電轉(zhuǎn)化為磁是完全可能的。問題是如何來實(shí)現(xiàn)。

開始時(shí)，奧斯忒根據(jù)電流通過直徑較小的導(dǎo)線會發(fā)熱的現(xiàn)象推測：如果通電導(dǎo)線的直徑進(jìn)一步縮小，那么導(dǎo)線就會發(fā)光，如果直徑縮小到一定程度，就會產(chǎn)生磁效應(yīng)。

他按照這個(gè)思路摸索了很多年，卻都沒有發(fā)現(xiàn)電向磁轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。但他并不氣餒，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1820年，奧斯忒受命主持一個(gè)電磁的講座。一天晚上，他正在講課，突然來了“靈感”，在講課結(jié)束時(shí)說“讓我把通電導(dǎo)線與磁針平行旋轉(zhuǎn)來試驗(yàn)看?！庇谑撬谝粋€(gè)小伽伐尼電池的兩極之間接上一根很細(xì)的鉑絲，在鉑絲正下方旋轉(zhuǎn)一枚磁針，然后接通電源，小磁針微微地跳動，轉(zhuǎn)到與鉑絲垂直的方向。

小磁針的擺動，對聽課的聽眾來說并沒有什么。但對奧斯忒來說實(shí)在太重要了。多年盼望出現(xiàn)的現(xiàn)象，終于出現(xiàn)了。他又改變電流方向，發(fā)現(xiàn)小磁針向相反方向偏轉(zhuǎn)，說明電流方向與磁針轉(zhuǎn)動之間有著某種聯(lián)系。

奧斯忒為了弄清楚電流對磁針的作用，于1820年，花了幾個(gè)月時(shí)間，做了60多個(gè)實(shí)驗(yàn)。并于1820年7月21日，發(fā)表了題為《關(guān)于磁針上電流碰撞的實(shí)驗(yàn)》的論文。這篇論文僅用4頁紙，簡浩地報(bào)告了他的實(shí)驗(yàn)，向科學(xué)界宣布了電流的磁效應(yīng)。

奧斯忒當(dāng)時(shí)把電流對磁體的作用稱為“電流磁撞”，他總結(jié)出了兩個(gè)特點(diǎn)：一是電流碰撞存在于載流導(dǎo)線的周圍；二是電流碰撞沿著螺紋方向垂直于導(dǎo)線的螺紋線傳播。

1820年7月21日作為一個(gè)劃時(shí)代的日子載入史冊，它揭開了電磁學(xué)的序幕，標(biāo)志著電磁時(shí)代的到來。

奧斯忒的發(fā)現(xiàn)馬上轟動了整個(gè)歐洲。當(dāng)年8月末，法國物理學(xué)家阿拉果在瑞士聽到這個(gè)消息后，馬上返回法國。9月初向法國科學(xué)院報(bào)告了奧斯忒的電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。這時(shí)，包括安培在內(nèi)的法國科學(xué)家們?nèi)鐗舴叫眩胖浪麄冨e(cuò)誤地信奉了庫侖關(guān)于電、磁之間沒有關(guān)系的教條。

聽完報(bào)告的第二天，安培就重復(fù)了奧斯忒的實(shí)驗(yàn)，并于9月18日向法國科學(xué)院報(bào)告了第一篇論文，提出了磁針轉(zhuǎn)動方向和電流方向的關(guān)系服從右手定則，以后這個(gè)定則被命名為安培定則。

9月25日安培向科學(xué)院報(bào)告了第二篇論文，提出了電流方向相同的兩條平行載流導(dǎo)線互相吸引，電流方向相反的兩條平行載流導(dǎo)線相互排斥。

10月9日報(bào)告了第三篇論文，闡述了各種形狀的曲線載流導(dǎo)線之間的相互作用。后來，安培又做了許多實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用高度的數(shù)學(xué)技巧總結(jié)出電流元之間作用力的定律，描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關(guān)系。后來人們把這個(gè)定律稱為安培定律。12月4日安培向科學(xué)院報(bào)告了這一成果。

安培從小生長在富商家庭，由于其父在法國大革命中被處死和妻子的早喪，曾經(jīng)歷了各種不幸，使他一生篤信宗教，并潛心于研究學(xué)問，對科學(xué)以外的事漠不關(guān)心，有時(shí)甚至有點(diǎn)心不在焉。

有一次，安培在街上行走，走著走著，想出了一個(gè)電學(xué)問題的算式，正為沒有地方運(yùn)算而發(fā)愁。突然，他見到面前有一塊“黑板”，就拿出隨身攜帶的粉筆，在上面運(yùn)算起來。那“黑板”原來是一輛馬車的車廂背面。馬車走動了，他也跟著走，邊走邊寫；馬車越來越快，他就跑了起來，一心一意要完成他的推導(dǎo)，直到他實(shí)在追不上馬車了才停下腳步。

還有一次拿破侖訪問巴黎科學(xué)院安培居然不認(rèn)識拿破侖。拿破侖覺得一位法國科學(xué)家不認(rèn)識他，實(shí)在有點(diǎn)可笑，于是拿破侖邀請安培第二天去皇宮御花園赴宴，安培也答應(yīng)了。但是第二天皇宮的宴會上，他的椅子空著，他居然把皇帝的邀請忘到腦后了。據(jù)說，對此，拿破侖并沒有怪他。

安培就是這樣一個(gè)心不在焉的人，但對電磁學(xué)的發(fā)展卻做出了巨大的成就。在發(fā)現(xiàn)安培定律之后，安培又一鼓作氣，于1821年1月提出了著名的分子電流的假設(shè)，認(rèn)為每個(gè)分子的圓電流形成一個(gè)小磁體，這是形成物體宏觀磁性的原因。

安培還對比了靜力學(xué)和動力學(xué)的名稱，第一個(gè)把研究動電的理論稱為“電動力學(xué)”，并于1822年出版了《電動力學(xué)的觀察匯編》，1827年出版了《電動力學(xué)理論》。此外，安培還發(fā)現(xiàn)，電流在線圈中流動的時(shí)候表現(xiàn)出來的磁性和磁鐵相似，創(chuàng)制出第一個(gè)螺線管，在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)明了探測和量度電流的電流針。

奧斯忒和安培的研究工作，揭示了長期以來認(rèn)為性質(zhì)不同的電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，在很短的時(shí)間內(nèi)，使電磁學(xué)產(chǎn)生了飛躍，進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期。為了紀(jì)念這兩位科學(xué)家的功績，人們把磁場強(qiáng)度的單位以“奧斯忒”命名，把電流強(qiáng)度的單位以“安培”命名。